Wisselstroommeter die ook richting van het vermogen geeft

Stroomrichting in een wisselstroomcircuit?
Nou OK, die is er wel, maar in de meeste circuits zal het lampje zó snel knipperen dat een normaal mens het niet kan volgen.

[Bericht gewijzigd door Hensz op maandag 15 oktober 2018 22:37:35 (58%)]

Je moet wel twee ledjes, weerstanden plus afvlakcondensatoren nemen, anders kan je niet zien wat de stroomrichting (vermogensrichting) is.

Neem een ACS733. Zijn er bidirectioneel in 40A versie...

Ik begrijp dat TS niet zozeer de richting van de stroom wil weten, maar van het vermogen. Da's iets principieel anders...

In de post van FET (in het andere topic) staat niet alleen het schema, maar ook een goede beschrijving.

Uit die beschrijving kun je ook deduceren dat de stroomtransformator TX1 niet persé een standaard transformator hoeft te zijn, maar ook kan worden gevormd door een kleinere (niet persé ringkern)trafo waar een aantal windingen van erg dik draad worden bijgelegd. Enig geëxperimenteer kan nodig zijn om in het 'lineaire' (niet-verzadigde) gebied van de kern te blijven bij maximaal vermogen.

een weekijzermeter met de naald in het midden als nulpunt, werkt het simpelste.

Oude Ferraris meter?

Op 15 oktober 2018 23:32:29 schreef fatbeard:
Ik begrijp dat TS niet zozeer de richting van de stroom wil weten, maar van het vermogen. Da's iets principieel anders...

Het eerste zegt hij niet, of hij 't bedoelt moet hij zelf zeggen.

Ik ben benieuwd hoe het vermogen in een wisselstroomcircuit wel een permanente richting heeft als de spanning continue varieert en de stroom evenredig varieert.

@testman
Weekijzermeter werkt niet. Die gaat nooit onder nul, en meet alleen stroom of alleen spanning maar niet de richting van het vermogen.

@Hensz
De richting van het vermogen hangt af van het faseverschil tussen spanning en stroom. Als bijv zonnepanelen meer stroom leveren dan er binnenshuis wordt verbruikt, dan gaat het vermogen naar het net en loopt de electra-meter achteruit.

Feitelijk is het vermogen op elk moment in de tijd gelijk aan Spanning maal Stroom op dat moment. Bij wissel spanning heb je momenten dat zowel spanning als stroom allebei positief zijn : Vermogen positief.
En als ze allebei negatief zijn is het vermogen ook positief. Maar als de spanning positief is en de stroom negatief (of andersom), dan wordt het vermogen ook negatief.

@HugoW
Wat je volgens mij nodig hebt hier is een stroomtrafo. Die zijn bedoeld om stroom te meten zonder al te veel verliezen. Dus zoiets als deze :
https://www.vekto.nl/50-5a-stroomtrafo-doorlaat-21mm?gclid=EAIaIQobChM…

@Arco; dank je wel, ik kan een heleboel ACS733 oplossingen vinden (allerlei boards die direct aan een Adruino kunnen, en dat wordt ook wel de volgende stap), maar geen die de richting van het vemogen aangeven. Ze meten wel wisselstroom. Als je me in de goede richting kan wijzen, graag.

@maus0611; ja zo’n wiel wordt ook gebruikt in het topic dat ik linkte, maar ik wil graag geen bewegende delen en zo klein mogelijk.

@vele anderen; ik wil inderdaad de richting van het vermogen weten. Zie ook de topic titel. Of ik dat ook precies schrijf in mijn openingspost valt taalkundig over te twisten, maar de topictitel zou kunnen helpen.

@deKees; dank je wel. Die trafo lijkt idd wat ik nodig heb, ik duik er verder in.

Door het antwoord van Arco heb ik wel een nieuwe idee, nieuwe versie op het thema. Ik denk eraan om de weerstanden R1 en R2 flink te verhogen en TX2 van een flink hogere spanning te kiezen. Zo dat als er een minimale stroom loopt bij TX1, er al een flinke spanning over R3 komt te staan. In serie met R3 zet ik dan twee optocouplers, parallel aan elkaar en in richting omgekeerd. Als het vermogen de ene kant op gaat wordt de ene optocoupler geactiveerd, en de tweede als het vermogen de andere kant op gaat. Zo kan ik Arduino vertellen wat de richting van het vermogen is. In serie met de gehele schakeling zet ik een 40A versie van de ACS733 oplossing, die vertelt Arduino hoeveel stroom er loopt.

Nu moet ik alleen nog gaan rekenen wat de waardes van alle R’s worden om bij een minimale stroom al een hoog genoeg voltage over de optocouplers te krijgen om ze te schakelen. Als iemand dat kan uitleggen, graag, want ik begrijp het concept maar snap de waardes nog niet.

Dank,

Hugo

Die TX1 doet dienst als "stroomtrafo". Koop er dan ook 1!

Je geeft nu 30-100x meer geld uit dan nodig. Dat komt omdat het ding gemaakt is voor 30-100x meer spanning dan nodig is. Een stroomtrafo doet gewoon 1:1000 en werkt met simpelweg de primaire geleider door het gaatje steken.

Ik denk dat je het principe van een VHF reflectiemeter moet toepassen.
Die kunnen het forward en gereflecteerde vermogen weergeven.
Met aanpassingen zou dit misschien ook gewoon voor 50 Hz kunnen wwerken?

Om de richting van de vermogensoverdracht te bepalen moet je een vermogensmeting doen en kijken of die positief of negatief is.

Er zijn, zeker als de stroom en andere parameters niet zo veel varieëren, vast discrete of zelfs elektrische (AD633, of als je enkel de richting wilt geheel digitaal) oplossingen denkbaar, maar zelf zou ik anno 2018 snel naar een microcontroller grijpen. Dan is de rest software. Een speciale "kWh-meter" chip kan ook, maar daar zul je dan vaak toch weer een Uc bij nodig hebben om hem uit te lezen, dat lijkt me daarom hier niet zo aantrekkelijk. Een Uc heeft ook het voordeel dat praktische zaken zoals een beetje hysterese of offset rond het nulpunt, tijdlimieten etc. gemakkelijk toe te voegen zijn.
Ter inspiratie: https://meettechniek.info/diy-instrumenten/arduino-wattmeter.html
(en deze leuke mag niet ontbreken)

Voor de meting zijn de genoemde hall-sensoren prima, maar een stroomtrafo is gemakkelijker te hanteren bij een experiment. Voor de spanning volstaat een kleine nettransformator, zolang je niet echt wilt meten want deze zijn met opzet niet erg lineair. Of inderdaad een optocoupler.

Netgekoppeld is gepast als de kosten belangrijk zijn en je de veiligheid op orde hebt.

edit, ik dacht aan een omgebouwde DC meter..

[Bericht gewijzigd door testman op dinsdag 16 oktober 2018 10:08:50 (87%)]

@test: stop nou, m'n tenen krullen. Met wisselstroom gaat dat niet op. Hoe groot de stroom ook word, zo'n meter weet niet wat de energierichting is. Hij zal rond de nul blijven hangen.

Op 16 oktober 2018 01:18:04 schreef deKees:
[....]
Feitelijk is het vermogen op elk moment in de tijd gelijk aan Spanning maal Stroom op dat moment. Bij wissel spanning heb je momenten dat zowel spanning als stroom allebei positief zijn : Vermogen positief.
En als ze allebei negatief zijn is het vermogen ook positief. Maar als de spanning positief is en de stroom negatief (of andersom), dan wordt het vermogen ook negatief.
[....]

Zou je iets met EXOR-logica kunnen flansen? Die kan dan de richting aangeven met bijvoorbeeld een +/- of </> display.
Je kan dan zelfs een standaard (industriële) analoge Wattmeter gebruiken die de absolute waarde van het vermogen aangeeft. Het display geeft dan de richting aan.
Overigens staan er op eBay, Bangood en consorten, digitale energiemeters met stroomtrafo voor nog geen $20,- die zowel spanning, stroom, momentele Watts, phase, cosφ, kWh meten.

Testman, meestal post je heel zinnige dingen,ik heb er zelf al heel wat van opgestoken, maar nu ben je toch aan het dazen.

Wisselstroom heeft geen voorkeursrichting.
De lading beweegt zich symmetrisch heen en weer door de geleider.
Enkel met een stroommeting is er geen enkele mogelijkheid om de richting van de energieoverdracht te bepalen.
Ongeacht hoe gesofistikeerd de ampèremeter ook is, je kunt enkel de waarde van de stroom meten, niet de richting want die is er niet. De ene 10ms vloeit de stroom zo, de andere 10 ms vloeit ze net andersom en er is geen resultante.

Wat het schema van fet betreft,
Als ik het goed heb, dan staat er op de meetuitgang als er geen stroom vloeit een licht vervormde wisselspanning van 12-0.7= 11,4V.

De schakeling rond tx1 is relatief hoogohmig. Als er nu stroom begint te vloeien in de stroomtransfo tx2 zal de linkertak afhankelijk van de stroom iets spanning bijvoegen in de positieve alternantie, en in de rechtertak evenveel afnemen tijdens de negatieve alternantie.
Het resultaat is dan een 11,4V wisselspanning met een iets hogere positieve amplitude dan een negatieve. Er is dus een gelijkstroomcomponente bijgekomen die stroomafhankelijk is.
Als de stroomfase nu 180° draait, dan krijg je het omgekeerde , dus het principe werkt wel.
Maar binnen zeer bepaalde grenzen. Stijgt de secundaire spanning van TX2 boven de 1.4V dan wordt de transfo in één richting kortgesloten door de beide diodes. Ik betwijfel of die dioden dat aankunnen.

Het illustreert een werkingsprincipe, maar de schakeling is niet zo te gebruiken, vergt nog een pak bijkomende componenten, en veel reken en experimenteerwerk. Nog een flinke kluif als je echt het hele stroombereik van 0-30A wil betrouwbaar monitoren en meten.

Bovendien zijn de voorgestelde transfo's monsterlijk zwaar, duur en volumineus voor een meetschakelingetje met beperkingen. Ook het eigen verbruik is niet verwaarloosbaar.

Zou het toch niet beter zijn voor een keer op de fabrikanten te betrouwen die specialisten in huis hebben die een betaalbaar, betrouwbaar en compact apparaatje ontwerpen. In plaats van zelf een Frankenstein monster te willen creëren.

Op 16 oktober 2018 06:54:30 schreef HugoW:
... Zo kan ik Arduino vertellen wat de richting van het vermogen is.

Als je toch een Arduino gebruik, dan kan je de software van de Arduino het rekenwerk laten doen. Je hebt dan een stroomtransformator en een spanningstransformator plus beveiligingshardware nodig. De signalen van de transformatoren sluit je aan op twee analoge ingangen en je laat de Arduinosoftware zijn werk doen. Ben je alleen geinteresseerd in de vermogensrichting dan kan je de transformatoren op twee digitale ingangen aansluiten. (De EXOR-truc van @Tidak Ada toepassen). Bespaart je in ieder geval een 400VA trafo van ca €90,-

Op 16 oktober 2018 14:08:12 schreef grotedikken:
Maar binnen zeer bepaalde grenzen. Stijgt de secundaire spanning van TX2 boven de 1.4V dan wordt de transfo in één richting kortgesloten door de beide diodes. Ik betwijfel of die dioden dat aankunnen.

Zal wel lukken denk ik. Trafo is (primair) 12V 40A en secundair 230V. Bij 40A primair loopt er dus secundair 2A. Moet kunnen met een 1N5401 oid.

[Bericht gewijzigd door ohm pi op dinsdag 16 oktober 2018 23:09:58 (24%)]

Op 16 oktober 2018 14:08:12 schreef grotedikken:
Stijgt de secundaire spanning van TX2 boven de 1.4V dan wordt de transfo in één richting kortgesloten door de beide diodes. Ik betwijfel of die dioden dat aankunnen.

Dat kunnen die dioden prima hebben; erdoor loopt immers een vast breukdeel van de stroom door de belasting (zie: stroomtrafo).
Voor een 12V-trafo is dat ca. 1/20 deel. Bij meten tot 10 A (waarvoor de schakeling bedoeld was) loopt er dus door de secundaire van T2 tot 0,5 A. En dat is in beide periodehelften; in het ene geval door de weerstanden van 10 ohm, in het andere door de dioden.
e: Oeps, zie ook @ohm pi hier vlak boven...

Inderdaad staat over de 1k-weerstand de wisselspanning uit T1, met daarbij opgeteld een gelijkspanning die de uitkomst van de meting voorstelt. Er moet dus nog een laagdoorlaatfiltertje achter. Dat kan een simpel R-C geval zijn.
De schakeling toont een principe aan, maar werkt zelf goed.

Met wat experimenteren is dat principe wel verder uit te werken.
Maar dat schema is niet kant en klaar te gebruiken en moet helemaal aangepast worden aan de eisen van HugoW.

Gelukkig is HugoW zich ondertussen al bewust geworden dat een 400VA transfo van 5 kg niet voldoet aan zijn eis dat het compact moet worden Bovendien is het spanningsverlies veel te groot.

Een stroomtransfo als voorgesteld door Dekees is al een hele stap vooruit.
Maar zal die ook zomaar TX2 in de schakeling zonder meer kunnen vervangen?
Die stroomtransfo is gemaakt om secundair met een zeer lage impedantie te belasten. Een 5A Ampèremeter met een paar honderd millivolt spanning dus.
En de TS heeft nu het idee opgevat om de weerstanden net te verhogen. Wat dat gaat geven voor de onder andere de stroommeting?? Stroomtransfo's zijn doorgaans ook niet happy met een open of hoogohmige secundaire belasting. Een bewuste keuze gebaseerd op technische feiten of gaten in de lucht slaan?

Volgens mij is het aanduiden van wie bron speelt perfect elektronisch op te lossen.

Als je een kleine impedantie in de lijn zet. Stroomtransfo, stukje draad, dan zal de spanning aan de bronzijde iets hoger zijn tov de nul dan aan de andere zijde. Dat moet makkelijk te detecteren zijn.

Maar nogmaals, Hugo is er nog lang niet. Leuk als experiment, maar als het een project is dat gebonden is aan een tijdslimiet blijf ik toch voorstander om de markt af te schuimen tot je iets bruikbaars kant en klaar vindt voor een betaalbare prijs.

de schakeling is een variatie op de welgekende fazediscriminator. De stroom door de diodes kan je beperken door bvb een 100 ohm weerstand te zetten tussen de anode en kathode die nu zijn doorverbonden . schakeling werkt evengoed, maar stroom door de diodes wordt een pak kleiner. Plaats je over die 100 Ohm weerstand ook nog een aangepaste elco dan wordt er enkele tijdens de pieken bemonsterd, voor zover dat nodig is.

Akkoord, als je een weerstand in serie met elke diode zet, voorkom je dat de secundaire van TX1 wordt kortgesloten in één richting als de spanning boven de 1,4V komt.
Dat is al één probleem minder.Geen grote dc componenten door de transfo..
Nu nog even uitvlooien welke impact die extra weerstanden op de werking van de schakeling zullen hebben...

Als de stroomtransfo ook als meettransfo voor de stroom moet dienen moet hij kortgesloten worden door een 5A amperemeter.

En dan werkt de richtingdetectieschakeling weer niet meer.
tenzij je dan de spanning van de secundaire van de stroomtransfo als stroomreferentie neemt, maar daarvoor is ie niet gemaakt. Soms gaat die spanning dan heel hoog, of gaat de transfo kapot, of is de spanning niet lineair met de stroom in de primaire...
Weer wat vraagtekens erbij. Enfin, dit is vast ook wel weer elektronisch op te lossen.
Dit is dus zoals ik meteen al zei een principeschema dat nog in de experimentele fase zit en geen bruikbaar na te bouwen ontwerp zoals de TS leek te denken.

De stroomtransformator die @deKees voorstelt is ongeschikt voor deze schakeling.
De maximale secundaire spanning is ca 1V.
@TS wil secundair minstens 30V hebben.
Zoals @GD opmerkt moet deze transformator secundair (nagenoeg) kortgesloten worden.

Op 17 oktober 2018 13:43:46 schreef kris van damme:
de schakeling is een variatie op de welgekende fazediscriminator. De stroom door de diodes kan je beperken door bvb een 100 ohm weerstand te zetten tussen de anode en kathode die nu zijn doorverbonden . schakeling werkt evengoed, maar stroom door de diodes wordt een pak kleiner. Plaats je over die 100 Ohm weerstand ook nog een aangepaste elco dan wordt er enkele tijdens de pieken bemonsterd, voor zover dat nodig is.

Omdat deze transformator gebruikt (misbruikt?) wordt als stroomtransformator zal de secundaire stroom rechtevenredig zijn aan de primaire stroom. Voeg je in de schakeling extra serieweerstanden in, dan zal de secundaire spanning oplopen en de secundaire stroom ongewijzigd blijven.

Dank allen voor de input.

Kleine achtergrond van mij; ik ben een mechanicus. Ik snap de ballen van electronica. Maar door veel te lezen en proberen heb ik toch al zelf buizenversterkers, programmeerbare EFI, audio versterkers, etc, ontworpen en gebouwd en meerdere signaalomvormers om Arduino van alles te laten doen. Soms is mijn gebrek aan kennis ook wel een reden voor andere ideeën. In dit geval is mijn ervaring en mijn bevattingsvermogen (gebaseerd op kennis) helaas denk ik niet toereikend. Zolang ik geen werkend schema heb kan ik er niks mee, omdat ik het zelf niet snap.

Ik snap bijvoorbeeld niet hoe er tussen de meetpunten een gelijkspanning kan ontstaan. TX1 levert wisselspanning, door R1 en D1 kan de stroom de ene kant op en door R2 en D2 de andere kant op. Ik snap als TX2 iets doet hier verandering in komt, maar mijn idee van 2 optocouplers als signaalgevers (even los van de waardes van alle componenten) lijkt me niet te werken als er altijd een wisselstroomcomponent tussen de meetpunten blijft. Beide optocouplers blijven om en om geactiveerd worden als daar voldoende voltage voor is.

Het idee van stroom meten heb ik al laten varen, dat wil zeggen daar ga ik een kant en klare oplossing voor kopen (ACS758). Ik wil nu ergens een signaal vandaan halen om de richting van het vermogen te bepalen. Ik ben daarom zeer geïnteresseerd in wat Tidak Ada schreef:

Op 16 oktober 2018 10:23:44 schreef Tidak Ada:
... Overigens staan er op eBay, Bangood en consorten, digitale energiemeters met stroomtrafo voor nog geen $20,- die zowel spanning, stroom, momentele Watts, phase, cosφ, kWh meten.

Kennelijk ben ik niet goed onderlegd in het vocabulaire want ik kan deze niet zomaar vinden. Als ik een meter kan vinden die richting van het vermogen kan aangeven, dan kan ik die vast open slopen en dat signaal aftappen. Niet lachen; ik heb al eens een optische sensor dicht bij de LED van een ander soort meter gezet en zo het signaal van die meter ‘afgetapt’. In theorie had ik ook de omkasting kunnen openen en het signaal van die LED aansturing kunnen aftappen, of nog dieper graven, maar dit werkte ook. Dus als iemand mij in de richting van zo’n soort meter die ik kan misbruiken kan wijzen, graag.

Dank ondertussen ook aan iedereen die het probeert uit te leggen, ik snap er al meer van dan toe ik begon maar helemaal begrijpen lukt me nog niet.

Hugo

Misschien was 't toch beter geweest om het hoe en waarom in de openingspost te zetten. Dan heb je eerder antwoorden die je de goede richting opsturen.

Met een beetje mechanische handvaardigheid kun je ook twee in serie geschakelde ferrarismeters voorzien van een teruglooprem en eentje van een richtingcontact.
Ik hoop dat ik geen respons krijg in de trant van "de gaslantaarn aansteken", die ouwe ferrarismeters zijn voor bijna iedereen te behappen.